CN1317925A - 印刷布线板 - Google Patents

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Abstract

一种印刷布线板，包括：一个印刷布线衬底。它具有多个布线层，和一个热膨胀缓冲片，它具有比所述印刷布线衬底的热膨胀系数更低的一个热膨胀系数，该片整体地层压在所述印刷布线板的一个表面上。

Description

印刷布线板
本发明涉及一种印刷布线板，更特别地，涉及一种印刷布线板，其用于表面安装的可靠性是优良的。
近来，随着电子器材在尺寸上变得越来越小，在密度上越来越高，在印刷布线板上的安装方法主要以所谓板上芯片(COB)安装系统占优势，用于将半导体部件直接安装在印刷布线板上。
通常，在这种表面安装方法中，印刷布线板是采用层压线状铜而制造的(FR-4)，用于注入有环氧树脂的玻璃布基材料制成的印刷布线板，并且表面安装器件(SMD)被安装在表面上。
然而，表面安装器件的尺寸、形状和连接方法是不同的，并且由于温度(热)而在表现(热膨胀)上也有变化。特别地，陶瓷部件和裸的芯片的热膨胀系数大约是3至7ppm，而其自身重复地产生热的部件与FR-4印刷布线板的热膨胀系数则大不相同，后者的热膨胀系数大约是13至20ppm。
因此，由于安装部件之后的热压力、因膨胀和收缩而重复产生的压力便集中在将衬底和部件通过焊接而电连接的电极处，并且在连接处会出现疲劳破裂，从而导致金属线的破坏。
本发明是为了解决这些问题，并且因此其目的是提供一种用于表面安装的印刷布线板，其安装在表面上的部件的连接可靠性是优良的。
为了达到上述目的，本发明采用以下基础技术结构。
本发明的第一方面是，一种印刷布线板，包括：一个印刷布线衬底，它具有多个布线层，和一个热膨胀缓冲片，它具有比所述印刷布线衬底的热膨胀系数更低的一个热膨胀系数，该片整体地层压在所述印刷布线板的一个表面上。
根据本发明的第一方面，因为印刷布线衬底上层压有比印刷布线衬底的热膨胀系数更低的热膨胀系数的热膨胀缓冲片，表面安装部件和印刷布线衬底之间的热膨胀系数的失配由于热膨胀缓冲片而得到消除，使得安装部件的机械和电连接的可靠性得到加强。
本发明的第二方面的特征在于，印刷布线衬底的热膨胀系数是13至20ppm，并且热膨胀缓冲片的热膨胀系数是6至12ppm。
根据本发明的第二方面，表面安装部件和印刷布线衬底之间的热膨胀系数的失配由于具有比所述印刷布线衬底的热膨胀系数更低的热膨胀系数的热膨胀缓冲片而得到消除，使得安装部件的机械和电连接的可靠性得到加强。
本发明的第三方面的特征在于，印刷布线衬底是一个多层布线板，它交替地层压有布线层和由注入有环氧树脂的玻璃布制成的绝缘层。
根据本发明的第三方面，通过采用通常使用的印刷布线衬底，可以低成本地制造印刷布线板。
本发明的第四方面的特征在于，热膨胀缓冲片由芳香族聚酰胺材料制成。
根据本发明的第四方面，芳香族聚酰胺材料具有大约9ppm的热膨胀系数，接近被安装的部件的热膨胀系数，使得表面安装部件和印刷布线衬底之间的热膨胀系数的失配得到消除，结果，安装部件的机械和电连接的可靠性得到加强。
本发明的第五方面的特征在于，在热膨胀缓冲片的一个表面上设置一个以连接被安装在印刷布线板上的部件的电极图形。
本发明的第六方面的特征在于，被安装在印刷布线板上的部件以一个焊接球连接至电极图形。
图1是示出本发明的印刷布线板的一个剖面结构的剖面图；
图2是示出一个通过焊接球的表面安装部件的安装状态的放大的剖面图，用于解释本发明的效果；和
图3是示出采用传统制造方法制造的一种印刷布线衬底的结构的剖面图。
参照附图对本发明的印刷布线板的一个实施例进行描述。
图1示出本发明的印刷布线板的一个剖面结构。
此印刷布线板1具有一个包括热膨胀缓冲片3的层压结构，3整体地层压在印刷布线衬底(芯材料)2的两侧。印刷布线衬底2例如是一种多层布线板(FR-4)，它交替地层压有布线层和由注入有环氧树脂的玻璃布制成的绝缘层。
如图1所示的印刷布线衬底2包括三层注入有环氧树脂的玻璃织布的聚酯胶体21、22、23。通过热压将铜箔粘附在聚酯胶体22、23的两侧，并且通过光刻法将铜箔成形为一种电路图形，并且聚酯胶体21被保持在它们之间并被层压。在形成布线图形的聚酯胶体22、23中钻有内穿孔221、231，而且还通过电镀方法在内穿孔221、231的内壁镀上一个铜电镀层，使得聚酯胶体22、23两侧的布线图形相互连接。
形成一个穿通整个印刷布线衬底2的内穿孔24，还通过电镀方法在该内穿孔的内壁镀上一个铜电镀层，印刷布线衬底2的两侧的布线图形25、26借助此内穿孔的电镀层而相互连接。这些内穿孔221、231、24填有树脂。
在本发明的印刷布线板1中，具有比所述印刷布线衬底2的热膨胀系数更低的热膨胀系数的热膨胀缓冲片3被地层压在印刷布线衬2上，与印刷布线衬底2形成一个整体。热膨胀缓冲片3的热膨胀系数和包括被安装的部件的组件的热膨胀系数的关系为“裸芯片部件和陶瓷的热膨胀系数3至7ppm＜热膨胀缓冲片的热膨胀系数6至12ppm＜印刷布线板的热膨胀系数13至20ppm”，因此，最好将热膨胀缓冲片的热膨胀系数限定在6至12ppm的范围，因为这可减少裸芯片部件和陶瓷的热膨胀系数3至7ppm和印刷布线板的热膨胀系数13至20ppm两者的热影响宽度(膨胀起伏)的大约1/2的影响。
具有这种热膨胀系数的热膨胀缓冲片3可这样得到，例如，一种如芳香族聚酰胺材料的低热膨胀的树脂，一种充有具有低热膨胀的聚酯胶体的玻璃布，或者一种通过混合陶瓷粉、氢氧化铝粉等以抑制热膨胀的树脂材料。
为了将热膨胀缓冲片3结合到层压衬底2，它们可通过层压而被整体地结合在一起。在热膨胀缓冲片3的两侧表面，设置有用于安装表面安装部件的布线图形4，在布线图形4中，例如，通过激光在热膨胀缓冲片3上形成穿孔6、7，还通过钻孔形成穿通印刷布线板1的一个穿通孔8，通过电镀方法在热膨胀缓冲片3上形成一个铜电镀层。结果，铜层形成在穿孔6、7、8的内表面和热膨胀缓冲片3的表面上。
再有，通过光刻法将铜层形成图形，并形成布线图形。结果，构成图1所示的印刷布线板。
顺便说明，芳香族聚酰胺材料不适于通过光刻法形成穿孔。通过激光方法向一个特定的位置发射激光，可形成穿通热膨胀缓冲片的穿孔。
图2示出具有一个在根据本发明的印刷布线板上的球栅阵的半导体器件100的表面安装部分的放大的视图。
半导体器件100通过微焊接球110与布线图形4的一个衬底电极41电和机械地结合。因此，如果印刷布线板2的热膨胀系数α3和半导体器件100的热膨胀系数α1不同，由于两者的温度差别的热压力会因热膨胀系数的失配而出现。这种热压力作用在焊接球110的结合处，焊接球110破裂和损坏，并会发生金属线损坏。
在本发明的印刷布线板1中，热膨胀缓冲片3插置在印刷布线板2和安装的器件100之间。由注入有环氧树脂的玻璃布基材料制成的通用的印刷布线衬底的FR-4的热膨胀系数大约是13至20ppm。另一方面，例如半导体器件的表面安装部件的热膨胀系数大约是3至7ppm。
热膨胀缓冲片3的热膨胀系数α2是印刷布线板2和表面安装部件100的热膨胀系数之间的一个中间值，特别是通过球栅阵而直接安装在印刷布线板上的半导体器件。因此，可减少由于因热压力而作用在用于通过焊接110而将印刷布线板1和安装部件100电连接的电极41上的膨胀和收缩的重复的压力，以此防止结合处的疲劳破裂
特别地，通过采用芳香族聚酰胺材料作为热膨胀缓冲片3，因为芳香族聚酰胺材料的热膨胀系数低。大约9ppm，较接近表面安装部件100的热膨胀系数，因此有效地减少了印刷布线板2和表面安装部件100之间的热膨胀系数的失配。而且，芳香族聚酰胺材料也具有吸收振动的作用。因此，当芳香族聚酰胺材料作为热膨胀缓冲片3时，电子器材的防温度改变的可靠性可加强，并且电子器材的抗影响能力也可改进。
安装在本发明的印刷布线板1的表面上的部件包括WL-CSP安装部件、flip-芯片(F/C)安装部件、陶瓷部件、和重复产生热的部件。本发明的印刷布线板的与这种表面安装部件的结合的可靠性是优良的。
本发明的印刷布线板可以与图3所示的传统的制造工艺制造的印刷布线板200的相同的方法制造。即，该制造工艺是一种通过在印刷布线衬底2上交替地叠压导体电路层4和有机绝缘层201来形成一个多层衬底的方法。
在该制造方法的一个具体的工艺中，例如采用FR-4层压衬底作为芯材料在此层压衬底上钻出穿通孔，通过电镀方法在穿通孔的内壁上形成一个铜层，然后将层压衬底上的铜箔形成一个布线图形。接着，用环氧树脂或其它树脂填充穿通孔，通过网印或其它方法在布线图形的表面上覆盖包含环氧树脂或类似物质的树脂混合物，并形成一个有机绝缘层201。
接着，通过激光方法形成与布线图形向接通的穿孔6、7。然后，作为无电极电镀预处理，将例如钒的一种催化剂附着在表面上，并且浸入一种无电极铜电镀液以沉淀铜，在包括穿孔6、7和穿通孔8的内表面的表面上形成一个铜层。
接着，通过光刻法将铜层形成图形，并形成布线图形4和通过布线。
在本发明的印刷布线板的制造方法中，只有上述工艺中的通过网印的覆盖包含环氧树脂或类似物质的树脂混合物的步骤可被代替为芳香族聚酰胺材料或类似材料的热膨胀缓冲片的热压步骤。
因此，本发明的印刷布线板可以容易地制造。而且，因为可采用在目前广泛使用的例如FR-4的印刷布线衬底，可以低的制造成本进行生产。
如本文所述，本发明的印刷布线衬底可消除表面安装部件和印刷布线板之间的热膨胀系数的失配，并且增强表面安装部件的机械和电连接的可靠性。

Claims (10)

1．一种印刷布线板，包括：
一个印刷布线衬底，它具有多个布线层，和
一个热膨胀缓冲片，它具有比所述印刷布线衬底的热膨胀系数更低的一个热膨胀系数，该片整体地层压在所述印刷布线板的一个表面上。
2．根据权利要求1所述的印刷布线板，其特征在于，所述印刷布线衬底的热膨胀系数是13至20ppm，并且所述热膨胀缓冲片的热膨胀系数是6至12ppm。
3．根据权利要求1所述的印刷布线板，其特征在于，所述印刷布线衬底是一个多层布线板，它交替地层压有布线层和由注入有环氧树脂的玻璃布制成的绝缘层。
4．根据权利要求1所述的印刷布线板，其特征在于，所述热膨胀缓冲片由芳香族聚酰胺材料制成。
5．根据权利要求1所述的印刷布线板，其特征在于，在所述热膨胀缓冲片的一个表面上设置一个以连接被安装在所述印刷布线板上的部件的电极图形。
6．根据权利要求5所述的印刷布线板，其特征在于，所述被安装在所述印刷布线板上的部件以一个焊接球连接至所述电极图形。
7．一种印刷布线板，包括
一个多层布线部分，它交替地层压有布线层和绝缘层，
一个热膨胀缓冲片，它具有比所述多层布线部分的热膨胀系数更低的一个热膨胀系数，该片整体地层压在所述多层布线部分的一个表面上。
8．一种印刷布线板，包括：
一个多层布线部分，它交替地层压有布线层和绝缘层，
一个热膨胀缓冲片，它具有比所述多层布线部分的热膨胀系数更低的一个热膨胀系数，该片整体地层压在所述多层布线部分的一个表面上，和
一个电极图形，它设置在所述热膨胀缓冲片的一个表面上，以连接被安装在所述印刷布线板的一个表面上。
9．一种印刷布线板，包括：
一个多层布线部分，它交替地层压有布线层和绝缘层，
一个热膨胀缓冲片，它由芳香族聚酰胺材料制成，具有比所述多层布线部分的热膨胀系数更低的一个热膨胀系数，该片整体地层压在所述多层布线部分的一个表面上。
10．一种印刷布线板，包括：
一个多层布线部分，它交替地层压有布线层和绝缘层，
一个热膨胀缓冲片，它由芳香族聚酰胺材料制成，具有比所述多层布线部分的热膨胀系数更低的一个热膨胀系数，该片整体地层压在所述多层布线部分的一个表面上，和
一个电极图形，它设置在所述热膨胀缓冲片的一个表面上，以连接被安装在所述印刷布线板的一个表面上。
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